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第15讲　铜及其化合物　金属材料及金属冶炼
1.了解铜单质及其化合物的性质及应用。2.了解金属材料的主要性质;了解金属冶炼的基本原理和常见方法。
考点一　铜及其化合物
1.熟记铜及其常见化合物的颜色
物质 颜色 物质 颜色
Cu 紫红色 CuSO4 白色
CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色
Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色
Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色
2.铜及其重要化合物的转化关系
完成转化关系中指定变化的化学方程式或离子方程式。
(1)铜在潮湿的空气中生锈:2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3。
(2)将Cu和浓硫酸混合加热:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(3)FeCl3溶液腐蚀铜板:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
(4)将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应:Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2N;Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。
(5)胆矾加热分解:CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。
(6)用H2O2与稀硫酸溶解铜:Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O。
判断正误。
(1)铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成CuS。(　×　)
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(　×　)
(3)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。(　×　)
(4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀。(　√　)
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。(　×　)
3.Cu+的性质
(1)+1价铜有较强的还原性,易被氧化剂氧化为+2价。
(2)+1价铜在酸性条件下,易发生歧化反应生成Cu和Cu2+,如Cu2O加入稀硫酸的离子方程式:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
你能设计一种实验方案,证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O吗
取少量红色固体置于洁净的试管中,加入过量稀硫酸溶解,若溶液变蓝,则红色固体中含有Cu2O。
1.(2025·辽宁本溪一模)部分含铜物质的类别与相应铜元素化合价的关系如图所示。下列说法正确的是(　B　)
A.a、d均易溶于水
B.b既有氧化性又有还原性
C.常温下,f与单质硫反应生成e
D.向含有固体c的溶液中通入H2S气体生成e
2.(2025·安徽阜阳模拟)某同学进行如下实验:
项目 实验操作 实验现象
ⅰ 将铜粉加入试管中,再加入稀硝酸 溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性
ⅱ 继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
下列说法不正确的是(　C　)
A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关
B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ现象
D.用一定浓度的H2SO4溶液与NaNO3溶液也能使铜粉溶解
解析:由ⅰ、ⅱ、ⅲ分析可知,硝酸氧化性和H+、N浓度均有关,A正确;ⅰ、ⅱ铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B正确;铜离子是氧化产物,增大铜离子浓度,不会发生反应,C错误;N在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4溶液与NaNO3溶液也能使铜粉溶解,D正确。
3.(2025·重庆万州区模拟)实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下。
下列有关说法正确的是(　C　)
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
B.气体A是Cl2,将亚铁离子氧化为铁离子
C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3↓+3Cu2+
D.从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
解析:“过量酸”应为稀硫酸,不能使用稀硝酸,原因是引入杂质N,A错误;向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A为氧气,不能使用氯气,原因是引入杂质Cl-,B错误;加入固体B的作用是调节溶液的pH,使Fe3+变为Fe(OH)3沉淀而除去,为了不引入新的杂质,可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,若加入CuO,发生反应的离子方程式为3CuO+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3↓+3Cu2+,C正确;从溶液中冷却结晶得到的是CuSO4·5H2O,D错误。
考点二　金属材料及金属冶炼
1.金属材料:金属材料包括纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料,大多数属于合金。
2.金属冶炼的方法
冶炼方法 主要反应原理(举例)
热分解法 2HgO2Hg+O2↑
热还 原法 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(高炉炼铁)
WO3+3H2W+3H2O
Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3
电解法 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑
MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方法在工业上均有应用,古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。写出它们的冶炼对应方法:(Ⅰ)—①;(Ⅱ)—③;(Ⅲ)—③;(Ⅳ)—④。
1.在短道速滑的比赛中运动员所穿冰鞋的冰刀材料为铝、镁、钛等的合金,下列有关合金说法错误的是(　D　)
A.生铁的含碳量高于钢
B.合金的硬度一般比其成分金属大
C.钛合金耐高温,用于制造飞机发动机
D.不锈钢中主要含Fe、Cr、Cu三种金属元素
2.下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是(　C　)
A.喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金
B.“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金
C.不锈钢盆
D.新能源汽车用的储氢合金
解析:合金是两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的混合物,具有金属的性质和良好的性能,新型合金是具有传统合金所不具备的优异性能和特殊功能的合金。喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金属于新型合金,A不符合题意;“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金属于新型合金,B不符合题意;不锈钢盆用的不锈钢是常见的一种合金钢,不属于新型合金,C符合题意;新能源汽车用的储氢合金属于新型合金,D不符合题意。
3.(2025·辽宁葫芦岛模拟)下列有关金属的工业制法正确的是(　B　)
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿(主要成分为CuFeS2)受热分解以获得铜单质
B.制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料,CO还原铁矿石得铁
C.制镁:以海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体,再电解熔融的氯化铝得到铝
解析:黄铜矿(主要成分为CuFeS2)中Fe的化合价为+2,工业上用黄铜矿冶炼铜的反应:8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不是分解反应,故A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,故B正确;工业上以海水为原料,经过一系列过程获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑,故C错误;因为氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝既不电离也不导电,工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑,故D错误。
1.(2023·上海卷)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器,青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是(　A　)
A.熔点低 B.密度大
C.硬度大 D.不易被腐蚀
2.(2025·广东卷)中华传统技艺,凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是(　D　)
A.纸哪吒 B.石印章
C.木活字 D.不锈钢针
3.(2025·四川卷)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是(　B　)
A.制造电极的石墨烯
B.制造减震弹簧的高碳钢
C.制造防弹装甲的高强度芳纶纤维
D.制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃
4.(2024·辽宁卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下。“脱氯”步骤仅铜元素化合价发生改变。下列说法正确的是(　C　)
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2O
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
解析:铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅铜元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,可知“脱氯”步骤发生反应的离子方程式为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn,D错误;由分析知,“浸铜”时,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,铜屑不能溶解完全,Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,A、B错误;“脱氯”步骤中仅铜元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,离子方程式为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl,C正确。
5.(2024·山东卷改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一,其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质,取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管,进行如下实验。下列说法不正确的是(　B　)
项目 实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L-1 HNO3溶液并充分振荡,砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀,溶液显浅蓝色;倾倒溶液,滴加浓硝酸,沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L-1氨水并充分振荡,沉淀逐渐溶解,溶液颜色为无色;静置一段时间后,溶液颜色变为深蓝色
A.试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B.试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C.试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D.上述两个实验表明Cu2O不属于两性氧化物
解析:Cu2O中滴加过量0.3 mol·L-1HNO3溶液并充分振荡,砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀,溶液显浅蓝色,说明Cu2O转化成Cu2+,Cu元素的化合价由+1价升至+2价,根据氧化还原反应的特点知,Cu元素的化合价还有由+1价降至0,新生成的沉淀为金属Cu,A项正确;Cu2O与0.3 mol·L-1 HNO3溶液发生的反应为Cu2O+2HNO3===Cu(NO3)2+Cu+H2O,该过程中HNO3表现酸性,后滴加浓硝酸发生的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,该过程中HNO3表现氧化性和酸性,B项错误;Cu2O中滴加过量6 mol·L-1氨水并充分振荡,沉淀逐渐溶解得到无色溶液,静置一段时间无色溶液变为深蓝色,说明Cu(Ⅰ)与NH3形成了无色配合物,且此无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+,C项正确;既能与酸反应生成一种盐和水,又能与碱反应生成一种盐和水的氧化物为两性氧化物,Cu2O溶于6 mol·L-1氨水形成的是配合物,Cu2O不属于两性氧化物,D项正确。
课时作业15(总分:55分)
1.(4分)(2025·辽宁阜新一模)河南博物院中馆藏的下列文物,其主要成分不是合金的是(　D　)
A.妇好青铜鸮尊 B.玉柄铁剑
C.武则天金简 D.贾湖骨笛
2.(4分)(2025·吉林通化模拟)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属,其原因与下列无关的是(　B　)
A.铝还原性较强 B.铝能形成多种合金
C.锰、钒熔点高 D.反应放出大量热
3.(4分)(2025·陕晋宁青卷)“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是(　B　)
A.“C919”大飞机用的氮化硅涂层
B.“梦想”号钻探船钻头用的合金
C.“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层
D.“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜
解析:氮化硅涂层属于新型陶瓷材料,属于无机非金属材料,A不符合题意;合金是金属与其他金属或非金属熔合而成的材料,属于金属材料,B符合题意;聚酰亚胺是有机高分子材料,不属于金属材料,C不符合题意;反渗透膜通常由高分子聚合物制成,属于有机材料,D不符合题意。
4.(4分)(2025·内蒙古宁城高级中学一模)2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样,青铜是铜和锡的合金。下列关于青铜的说法正确的是(　A　)
A.在潮湿空气中,青铜会生成铜绿
B.青铜的硬度比纯铜小
C.青铜是一种合金,属于纯净物
D.青铜的熔点比纯铜高
解析:在潮湿空气中,铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成铜绿(碱式碳酸铜),故A正确;合金的硬度比其组分金属的大,故青铜的硬度比纯铜大,故B错误;青铜是一种铜、锡的合金,是混合物,故C错误;合金的熔点比其组分金属的低,青铜的熔点比纯铜低,故D错误。
5.(4分)(2026·内蒙古呼和浩特十八中学期中)在指定条件下,下列选项所示的物质间的转化能实现的是(　A　)
解析:由反应Cu2S+O22Cu+SO2可知,物质之间的转化能实现,A符合题意;由反应Cu+Fe2(SO4)3===CuSO4+2FeSO4可知,物质之间的转化不能实现,B不符合题意;由反应2Cu+SCu2S可知,物质之间的转化不能实现,C不符合题意;常温下,Cu和浓硫酸不反应,物质之间的转化不能实现,D不符合题意。
6.(4分)我国古典文献中有丰富的化学知识。古籍中对“鍮石”有如下记载:鍮石,自然铜之精也。今炉甘石(主要成分ZnCO3)炼成者,假鍮也。崔昉曰:铜一斤,炉甘石一斤,炼之成(假)鍮石。下列说法错误的是(　A　)
A.假鍮石比鍮石更方便冲压成型
B.假鍮石的炼制过程会有气体产生
C.假鍮石的主要材质为合金
D.假鍮石的炼制过程涉及氧化还原反应
解析:鍮石是纯铜,假鍮石是铜锌合金,合金硬度比其成分金属的大,假鍮石硬度大相对不方便冲压成型,A错误;假鍮石炼制过程涉及反应:ZnCO3ZnO+CO2↑、2ZnO+C2Zn+CO2↑等,有气体生成,B正确;假鍮石是铜锌合金,C正确;假鍮石炼制过程涉及反应2ZnO+C2Zn+CO2↑,该反应为氧化还原反应,D正确。
7.(4分)(2025·吉林通化一模)铜及含铜粒子的价荷图如图所示。下列推断不合理的是(　D　)
A.要使Cu变成a可以加入稀盐酸和过氧化氢的混合溶液
B.Cu(OH)2转化成Cu(OH需要加碱
C.在酸性环境中,c可以反应生成a和Cu
D.b具有还原性
解析:根据铜及含铜粒子的价荷图判断,a可以是Cu2+、b可以是Cu、c可以是Cu2O、d可以是Cu(OH)2。a中Cu元素化合价为+2价,在酸性条件下,H2O2氧化Cu变为Cu2+,A合理;由题图可知,Cu(OH)2转化为Cu(OH需在碱性条件下,B合理;Cu2O中Cu元素化合价为+1价,在酸性条件下可以发生歧化反应生成+2价的铜和单质铜,C合理;Cu中铜元素化合价为+3价,具有氧化性,D不合理。
8.(4分)(2025·北京朝阳区统考)小组同学探究Cu和物质A的反应,实验如下。
装置 序号 物质A 实验现象
① 0.6 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液(调pH=1) 铜粉溶解,溶液变为深棕色[经检验含Fe(NO)2+]
② 0.6 mol·L-1 FeCl3溶液 铜粉溶解,溶液变为蓝绿色
③ 1.8 mol·L-1 NaNO3溶液(调pH=1) 无明显变化
下列分析不正确的是(　B　)
A.②中铜粉溶解的原因:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
B.①中产生NO的原因:pH=1时直接将N还原为NO
C.若向③中加入FeSO4固体,推测铜粉会溶解
D.①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关,也与反应速率有关
解析:实验②中,Cu与Fe3+反应生成蓝色Cu2+和绿色Fe2+,A正确;经检验含Fe(NO)2+,说明加入铜粉后Cu与Fe3+反应生成蓝色Cu2+和绿色Fe2+,酸性条件下Fe2+与反应产生NO,B不正确;若向③中加入FeSO4固体,因酸性条件下Fe2+与N发生氧化还原反应生成Fe3+,产生了Fe(NO3)3,根据实验①的条件,推测铜粉会溶解,C正确;①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关,也与反应速率有关,Cl-、N、H+浓度等对反应速率有影响,D正确。
9.(4分)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料,实验室中以废铜屑为原料,制取碱式碳酸铜的流程如下。下列说法错误的是(　B　)
A.“加热”步骤可选用水浴加热
B.“酸浸”产生的气体可用NaOH溶液吸收
C.“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3
D.可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤液”中是否有C
解析:废铜屑与稀硝酸反应,产生的气体为NO;过滤除去难溶性滤渣,滤液中含Cu(NO3)2和HNO3,加入Na2CO3溶液加热,与HNO3、Cu(NO3)2反应,生成NaNO3和铜盐,再加NaOH溶液调节pH,经过一系列反应得到碱式碳酸铜。加热的温度为70 ℃,可选用水浴加热,A正确;酸浸产生的气体为NO,与NaOH溶液不反应,不能用NaOH溶液吸收,B错误;由分析可知,“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3,C正确;用盐酸和BaCl2溶液检验C的操作为先加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再往白色沉淀中加入盐酸,沉淀完全溶解,且产生无色无味气体,D正确。
10.(19分)(2025·吉林长春模拟)CuCl在染色和催化领域应用广泛,某研究小组欲利用如图所示的装置(加热和夹持装置略去)将SO2通入新制Cu(OH)2中制备CuCl。已知:CuCl为白色固体,难溶于水和乙醇,能溶于浓盐酸。
实验步骤及现象:
①向装置C中先加入15 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,再加入30 mL 0.6 mol·L-1 NaOH溶液;
②打开装置A中分液漏斗的活塞产生SO2气体至过量,刚开始装置C中出现少量淡黄色固体,静置一会儿之后,底部有较多的白色沉淀,上层是淡绿色溶液;
③将装置C中混合物过滤,依次用水和乙醇洗涤、烘干,所得固体的质量为0.594 g。
回答下列问题:
(1)试剂a为浓硫酸,仪器b的名称为蒸馏烧瓶。
(2)装置B中长颈漏斗的作用是平衡气压。
(3)将SO2通入装置C中,与新制Cu(OH)2反应,产生白色固体的离子方程式为2Cl-+SO2+2Cu(OH)2===2CuCl↓+S+2H2O。
(4)小组成员针对步骤②中的现象展开进一步的探究得出:
ⅰ.白色沉淀为CuCl。
ⅱ.上层淡绿色溶液中的主要溶质为NaCl和少量Cu(HSO3)2。
结论:本实验中较多量的新制氢氧化铜与二氧化硫发生了氧化还原反应,少量与之发生了复分解反应,二者为竞争关系。试分析主要发生氧化还原反应的原因:溶液中存在Cl-,Cl-可以结合Cu+生成CuCl沉淀,CuCl沉淀的生成增强了氧化还原反应的竞争性。
(5)用乙醇洗涤CuCl的优点为可降低洗涤过程中CuCl的损失,同时有利于CuCl的快速干燥。
(6)该实验中CuCl的产率为79.6%(保留3位有效数字)。
(7)已知:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O,CuCl+HCl===HCuCl2,HCuCl2CuCl↓+HCl。若所得CuCl固体中混有少量Cu2O,请补充下列除去Cu2O的实验方案:
①向产物中滴加试剂盐酸,使固体充分溶解,再过滤出杂质;
②向滤液中加水稀释至不再产生沉淀为止;
③过滤、洗涤、干燥,可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
解析:(5)由已知信息可知,CuCl难溶于乙醇,用乙醇洗涤可以降低洗涤过程中CuCl的损失,且乙醇易挥发,可以带走水分,有利于CuCl的快速干燥。(6)15 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液中,CuCl2的物质的量为0.015 L×0.5 mol·L-1=0.007 5 mol,完全转化为CuCl,理论上生成CuCl的物质的量为0.007 5 mol,质量为0.007 5 mol×99.5 g·mol-1=0.746 25 g,实验实际所得CuCl固体的质量为0.594 g,故CuCl的产率为×100%≈79.6%。(共61张PPT)
第四章　金属及其化合物
第15讲　铜及其化合物　金属材料及金属冶炼
目
录
考点二　金属材料及金属冶炼
课时作业
考点一　铜及其化合物
真题演练 感悟高考
复习目标
1.了解铜单质及其化合物的性质及应用。2.了解金属材料的主要性质;了解金属冶炼的基本原理和常见方法。
一
考点一 铜及其化合物
1.熟记铜及其常见化合物的颜色
物质 颜色 物质 颜色
Cu 紫红色 CuSO4 白色
CuO 黑色 CuSO4·5H2O 蓝色
Cu2O 砖红色 Cu2(OH)2CO3 绿色
Cu2S 黑色 Cu(OH)2 蓝色
2.铜及其重要化合物的转化关系
完成转化关系中指定变化的化学方程式或离子方程式。
(1)铜在潮湿的空气中生锈:___________________________________。
(2)将Cu和浓硫酸混合加热:______________________________________。
(3)FeCl3溶液腐蚀铜板:________________________。
2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
(4)将氨水逐滴滴入CuSO4溶液过程中所发生的反应:__________________
______________________;__________________________________________________。
(5)胆矾加热分解:________________________________。
(6)用H2O2与稀硫酸溶解铜:_____________________________。
Cu2++2NH3·H2O
===Cu(OH)2↓+2N
Cu(OH)2+4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-
+4H2O
CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O
Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O
判断正误。
(1)铜为变价金属,与Cl2反应生成CuCl2,与S反应生成CuS。(　　)
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(　　)
(3)CuO是黑色固体,与水反应生成Cu(OH)2。(　　)
(4)将铜片置于干燥的空气中,不易被腐蚀。(　　)
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化。(　　)
微点助学
×
×
×
√
×
3.Cu+的性质
(1)+1价铜有较强的还原性,易被氧化剂氧化为+2价。
(2)+1价铜在酸性条件下,易发生歧化反应生成Cu和Cu2+,如Cu2O加入稀硫酸的离子方程式:_____________________________。
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O
你能设计一种实验方案,证明H2还原氧化铜所得的红色固体中含有Cu2O吗
取少量红色固体置于洁净的试管中,加入过量稀硫酸溶解,若溶液变蓝,则红色固体中含有Cu2O。
微点助学
1.(2025·辽宁本溪一模)部分含铜物质的类别与相应铜元素化合价的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.a、d均易溶于水
B.b既有氧化性又有还原性
C.常温下,f与单质硫反应生成e
D.向含有固体c的溶液中通入H2S
气体生成e
B
2.(2025·安徽阜阳模拟)某同学进行如下实验:
项目 实验操作 实验现象
ⅰ 将铜粉加入试管中,再加入稀硝酸 溶液变蓝,液面上方呈浅红棕色;至不再产生气泡时,铜粉有剩余,余液呈酸性
ⅱ 继续向ⅰ中试管加入少量固体NaNO3 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
ⅲ 继续向ⅰ中试管滴加几滴浓硫酸 又产生气泡,铜粉减少,液面上方呈浅红棕色
下列说法不正确的是(　　)
A.铜与硝酸反应中,硝酸氧化性与氢离子、硝酸根离子浓度均有关
B.ⅰ、ⅱ中铜粉减少的原因能用相同的离子反应解释
C.继续向ⅰ中试管加入少量硫酸铜固体,也能发生ⅱ、ⅲ现象
D.用一定浓度的H2SO4溶液与NaNO3溶液也能使铜粉溶解
C
解析:由ⅰ、ⅱ、ⅲ分析可知,硝酸氧化性和H+、N浓度均有关,A正确;ⅰ、ⅱ铜粉减少的原因均为硝酸和铜发生了氧化还原反应,能用相同的离子反应3Cu+8H++2N===3Cu2++2NO↑+4H2O解释,B正确;铜离子是氧化产物,增大铜离子浓度,不会发生反应,C错误;N在酸性条件下具有强氧化性,可以将铜氧化,故用一定浓度的H2SO4溶液与NaNO3溶液也能使铜粉溶解,D正确。
3.(2025·重庆万州区模拟)实验室用含有少量氧化铁杂质的废铜粉制取无水硫酸铜的实验步骤如下。
下列有关说法正确的是(　　)
A.溶解废铜粉的“过量酸”是指稀硝酸
B.气体A是Cl2,将亚铁离子氧化为铁离子
C.生成沉淀D的离子方程式可以为3CuO+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3↓+3Cu2+
D.从溶液中得到无水硫酸铜的方法是冷却结晶
C
解析:“过量酸”应为稀硫酸,不能使用稀硝酸,原因是引入杂质N,A错误;向混合溶液中通入气体A的作用是将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,气体A为氧气,不能使用氯气,原因是引入杂质Cl-,B错误;加入固体B的作用是调节溶液的pH,使Fe3+变为Fe(OH)3沉淀而除去,为了不引入新的杂质,可选用CuO、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3,若加入CuO,发生反应的离子方程式为3CuO+2Fe3++3H2O===2Fe(OH)3↓+3Cu2+,C正确;从溶液中冷却结晶得到的是CuSO4·5H2O,D错误。
二
考点二 金属材料及金属冶炼
1.金属材料:金属材料包括纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料,大多数属于______。
合金
2.金属冶炼的方法
冶炼方法 主要反应原理(举例)
热分解法 2HgO 　　　2Hg+O2↑
热还 原法 Fe2O3+3CO 　　 ______________(高炉炼铁)
WO3+3H2 　　 __________
Fe2O3+2Al 　　 ______________
电解法 2Al2O3(熔融) 　　　 ______________
MgCl2(熔融) 　　　____________
2NaCl(熔融) 　　　______________
2Fe+3CO2
W+3H2O
2Fe+Al2O3
4Al+3O2↑
Mg+Cl2↑
2Na+Cl2↑
冶炼金属一般有下列四种方法:①焦炭法;②水煤气法;③活泼金属置换法;④电解法。四种方法在工业上均有应用,古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜;(Ⅱ)湿法炼铜。现代有(Ⅲ)铝热法炼铬;(Ⅳ)从光卤石中炼镁。写出它们的冶炼对应方法:_________________________________。
微点助学
(Ⅰ)—①;(Ⅱ)—③;(Ⅲ)—③;(Ⅳ)—④
1.在短道速滑的比赛中运动员所穿冰鞋的冰刀材料为铝、镁、钛等的合金,下列有关合金说法错误的是(　　)
A.生铁的含碳量高于钢
B.合金的硬度一般比其成分金属大
C.钛合金耐高温,用于制造飞机发动机
D.不锈钢中主要含Fe、Cr、Cu三种金属元素
D
2.下列材料中所涉及的合金不属于新型合金的是(　　)
A.喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金
B.“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金
C.不锈钢盆
D.新能源汽车用的储氢合金
C
解析:合金是两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的混合物,具有金属的性质和良好的性能,新型合金是具有传统合金所不具备的优异性能和特殊功能的合金。喷气式飞机发动机叶片用的镍钴合金属于新型合金,A不符合题意;“蛟龙”号载人潜水器耐压球壳用的钛合金属于新型合金,B不符合题意;不锈钢盆用的不锈钢是常见的一种合金钢,不属于新型合金,C符合题意;新能源汽车用的储氢合金属于新型合金,D不符合题意。
3.(2025·辽宁葫芦岛模拟)下列有关金属的工业制法正确的是(　　)
A.制铜:火法炼铜,即将黄铜矿(主要成分为CuFeS2)受热分解以获得铜单质
B.制铁:以铁矿石、焦炭、石灰石为原料,CO还原铁矿石得铁
C.制镁:以海水为原料,经一系列过程制得氧化镁固体,H2还原得镁
D.制铝:从铝土矿制得氯化铝固体,再电解熔融的氯化铝得到铝
B
解析:黄铜矿(主要成分为CuFeS2)中Fe的化合价为+2,工业上用黄铜矿冶炼铜的反应:8CuFeS2+21O2 　　　8Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2,该反应不是分解反应,故A错误;工业上常用CO在高温下还原铁矿石炼铁:3CO+Fe2O3 　　　2Fe+3CO2,故B正确;工业上以海水为原料,经过一系列过程获得无水氯化镁,工业制镁是电解熔融氯化镁:MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑,故C错误;因为氯化铝是共价化合物,熔融状态下氯化铝既不电离也不导电,工业制铝是电解熔融的氧化铝:2Al2O3(熔融) 　　　 4Al+
3O2↑,故D错误。
三
真题演练 感悟高考
1.(2023·上海卷)战国时期人们用青铜浇铸塑形成各样的青铜器,青铜比纯铜更便于制成形态各异的容器的原因是(　　)
A.熔点低 B.密度大
C.硬度大 D.不易被腐蚀
A
2.(2025·广东卷)中华传统技艺,凸显人民智慧。下列选项所涉及材料的主要成分属于合金的是(　　)
A.纸哪吒 B.石印章
C.木活字 D.不锈钢针
D
3.(2025·四川卷)材料是科技发展的基础。下列属于金属材料的是(　　)
A.制造电极的石墨烯
B.制造减震弹簧的高碳钢
C.制造防弹装甲的高强度芳纶纤维
D.制造耐温度剧变仪器的高硼玻璃
B
4.(2024·辽宁卷)某工厂利用铜屑脱除锌浸出液中的Cl-并制备Zn,流程如下。“脱氯”步骤仅铜元素化合价发生改变。下列说法正确的是(　　)
锌浸出液中相关成分(其他成分无干扰)
离子 Zn2+ Cu2+ Cl-
浓度/(g·L-1) 145 0.03 1
C
A.“浸铜”时应加入足量H2O2,确保铜屑溶解完全
B.“浸铜”反应:2Cu+4H++H2O2===2Cu2++H2↑+2H2O
C.“脱氯”反应:Cu+Cu2++2Cl-===2CuCl
D.脱氯液净化后电解,可在阳极得到Zn
解析:铜屑中加入H2SO4和H2O2得到Cu2+,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,再加入锌浸出液进行“脱氯”,“脱氯”步骤中仅铜元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,可知“脱氯”步骤发生反应的离子方程式为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl,过滤得到脱氯液,脱氯液净化后电解,Zn2+可在阴极得到电子生成Zn,D错误;由分析知,“浸铜”时,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2===Cu2++2H2O,铜屑不能溶解完全,Cu在“脱氯”步骤还需要充当还原剂,A、B错误;“脱氯”步骤中仅铜元素的化合价发生改变,得到CuCl固体,即Cu的化合价升高,Cu2+的化合价降低,发生归中反应,离子方程式为Cu2++Cu+2Cl-===2CuCl,C正确。
5.(2024·山东卷改编)钧瓷是宋代五大名瓷之一,其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质,取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管,进行如下实验。下列说法不正确的是(　　)
项目 实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L-1 HNO3溶液并充分振荡,砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀,溶液显浅蓝色;倾倒溶液,滴加浓硝酸,沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L-1氨水并充分振荡,沉淀逐渐溶解,溶液颜色为无色;静置一段时间后,溶液颜色变为深蓝色
A.试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B.试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C.试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D.上述两个实验表明Cu2O不属于两性氧化物
B
解析:Cu2O中滴加过量0.3 mol·L-1HNO3溶液并充分振荡,砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀,溶液显浅蓝色,说明Cu2O转化成Cu2+,Cu元素的化合价由+1价升至+2价,根据氧化还原反应的特点知,Cu元素的化合价还有由+1价降至0,新生成的沉淀为金属Cu,A项正确;Cu2O与0.3 mol·L-1 HNO3溶液发生的反应为Cu2O+2HNO3===Cu(NO3)2+Cu+H2O,该过程中HNO3表现酸性,后滴加浓硝酸发生的反应为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+
2H2O,该过程中HNO3表现氧化性和酸性,B项错误;Cu2O中滴加过量6 mol·L-1氨水并充分振荡,沉淀逐渐溶解得到无色溶液,静置一段时间无色溶液变为深蓝色,说明Cu(Ⅰ)与NH3形成了无色配合物,且此无色配合物易被空气中的O2氧化成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+,C项正确;既能与酸反应生成一种盐和水,又能与碱反应生成一种盐和水的氧化物为两性氧化物,Cu2O溶于6 mol·L-1氨水形成的是配合物,Cu2O不属于两性氧化物,D项正确。
四
课时作业15
1.(4分)(2025·辽宁阜新一模)河南博物院中馆藏的下列文物,其主要成分不是合金的是(　　)
A.妇好青铜鸮尊 B.玉柄铁剑
C.武则天金简 D.贾湖骨笛
D
2.(4分)(2025·吉林通化模拟)工业上可用铝热反应冶炼锰、钒等金属,其原因与下列无关的是(　　)
A.铝还原性较强
B.铝能形成多种合金
C.锰、钒熔点高
D.反应放出大量热
B
3.(4分)(2025·陕晋宁青卷)“国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是(　　)
A.“C919”大飞机用的氮化硅涂层
B.“梦想”号钻探船钻头用的合金
C.“望宇”登月服用的聚酰亚胺隔热层
D.“雪龙2”号破冰船制淡水用的反渗透膜
B
解析:氮化硅涂层属于新型陶瓷材料,属于无机非金属材料,A不符合题意;合金是金属与其他金属或非金属熔合而成的材料,属于金属材料,B符合题意;聚酰亚胺是有机高分子材料,不属于金属材料,C不符合题意;反渗透膜通常由高分子聚合物制成,属于有机材料,D不符合题意。
4.(4分)(2025·内蒙古宁城高级中学一模)2025年春晚吉祥物“巳升升”的五官设计取材于青铜器和玉器上的纹样,青铜是铜和锡的合金。下列关于青铜的说法正确的是(　　)
A.在潮湿空气中,青铜会生成铜绿
B.青铜的硬度比纯铜小
C.青铜是一种合金,属于纯净物
D.青铜的熔点比纯铜高
A
解析:在潮湿空气中,铜和氧气、二氧化碳、水蒸气反应生成铜绿(碱式碳酸铜),故A正确;合金的硬度比其组分金属的大,故青铜的硬度比纯铜大,故B错误;青铜是一种铜、锡的合金,是混合物,故C错误;合金的熔点比其组分金属的低,青铜的熔点比纯铜低,故D错误。
5.(4分)(2026·内蒙古呼和浩特十八中学期中)在指定条件下,下列选项所示的物质间的转化能实现的是(　　)
A
解析:由反应Cu2S+O2 　　　2Cu+SO2可知,物质之间的转化能实现,A符合题意;由反应Cu+Fe2(SO4)3===CuSO4+2FeSO4可知,物质之间的转化不能实现,B不符合题意;由反应2Cu+S 　　Cu2S可知,物质之间的转化不能实现,C不符合题意;常温下,Cu和浓硫酸不反应,物质之间的转化不能实现,D不符合题意。
6.(4分)我国古典文献中有丰富的化学知识。古籍中对“鍮石”有如下记载:鍮石,自然铜之精也。今炉甘石(主要成分ZnCO3)炼成者,假鍮也。崔昉曰:铜一斤,炉甘石一斤,炼之成(假)鍮石。下列说法错误的是(　　)
A.假鍮石比鍮石更方便冲压成型
B.假鍮石的炼制过程会有气体产生
C.假鍮石的主要材质为合金
D.假鍮石的炼制过程涉及氧化还原反应
A
解析:鍮石是纯铜,假鍮石是铜锌合金,合金硬度比其成分金属的大,假鍮石硬度大相对不方便冲压成型,A错误;假鍮石炼制过程涉及反应:ZnCO3
　　ZnO+CO2↑、2ZnO+C 　　2Zn+CO2↑等,有气体生成,B正确;假鍮石是铜锌合金,C正确;假鍮石炼制过程涉及反应2ZnO+C 　　2Zn +
CO2↑,该反应为氧化还原反应,D正确。
7.(4分)(2025·吉林通化一模)铜及含铜粒子的价荷图如图所示。下列推断不合理的是(　　)
A.要使Cu变成a可以加入稀盐酸和过氧化氢的
混合溶液
B.Cu(OH)2转化成Cu(OH需要加碱
C.在酸性环境中,c可以反应生成a和Cu
D.b具有还原性
D
解析:根据铜及含铜粒子的价荷图判断,a可以是Cu2+、b可以是Cu、c可以是Cu2O、d可以是Cu(OH)2。a中Cu元素化合价为+2价,在酸性条件下,H2O2氧化Cu变为Cu2+,A合理;由题图可知,Cu(OH)2转化为Cu(OH需在碱性条件下,B合理;Cu2O中Cu元素化合价为+1价,在酸性条件下可以发生歧化反应生成+2价的铜和单质铜,C合理;Cu中铜元素化合价为+3价,具有氧化性,D不合理。
8.(4分)(2025·北京朝阳区统考)小组同学探究Cu和物质A的反应,实验如下。
装置 序号 物质A 实验现象
① 0.6 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液(调pH=1) 铜粉溶解,溶液变为深棕色[经检验含Fe(NO)2+]
② 0.6 mol·L-1 FeCl3溶液 铜粉溶解,溶液变为蓝绿色
③ 1.8 mol·L-1 NaNO3溶液(调pH=1) 无明显变化
下列分析不正确的是(　　)
A.②中铜粉溶解的原因:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
B.①中产生NO的原因:pH=1时直接将N还原为NO
C.若向③中加入FeSO4固体,推测铜粉会溶解
D.①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关,也与反应速率有关
B
解析:实验②中,Cu与Fe3+反应生成蓝色Cu2+和绿色Fe2+,A正确;经检验含Fe(NO)2+,说明加入铜粉后Cu与Fe3+反应生成蓝色Cu2+和绿色Fe2+,酸性条件下Fe2+与反应产生NO,B不正确;若向③中加入FeSO4固体,因酸性条件下Fe2+与N发生氧化还原反应生成Fe3+,产生了Fe(NO3)3,根据实验①的条件,推测铜粉会溶解,C正确;①②③现象的差异不仅与物质氧化性(或还原性)强弱有关,也与反应速率有关,Cl-、N、H+浓度等对反应速率有影响,D正确。
9.(4分)碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种用途广泛的化工原料,实验室中以废铜屑为原料,制取碱式碳酸铜的流程如下。下列说法错误的是(　　)
A.“加热”步骤可选用水浴加热
B.“酸浸”产生的气体可用NaOH
溶液吸收
C.“滤液”中溶质的主要成分为
NaNO3
D.可用盐酸和BaCl2溶液检验“滤
液”中是否有C
B
解析:废铜屑与稀硝酸反应,产生的气体为NO;过滤除去难溶性滤渣,滤液中含Cu(NO3)2和HNO3,加入Na2CO3溶液加热,与HNO3、Cu(NO3)2反应,生成NaNO3和铜盐,再加NaOH溶液调节pH,经过一系列反应得到碱式碳酸铜。加热的温度为70 ℃,可选用水浴加热,A正确;酸浸产生的气体为NO,与NaOH溶液不反应,不能用NaOH溶液吸收,B错误;由分析可知,“滤液”中溶质的主要成分为NaNO3,C正确;用盐酸和BaCl2溶液检验C的操作为先加BaCl2溶液,产生白色沉淀,再往白色沉淀中加入盐酸,沉淀完全溶解,且产生无色无味气体,D正确。
10.(19分)(2025·吉林长春模拟)CuCl在染色和催化领域应用广泛,某研究小组欲利用如图所示的装置(加热和夹持装置略去)将SO2通入新制Cu(OH)2中制备CuCl。已知:CuCl为白色固体,难溶于水和乙醇,能溶于浓盐酸。
实验步骤及现象:
①向装置C中先加入15 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,再加入30 mL 0.6 mol·L-1 NaOH溶液;
②打开装置A中分液漏斗的活塞产生SO2气体至过量,刚开始装置C中出现少量淡黄色固体,静置一会儿之后,底部有较多的白色沉淀,上层是淡绿色溶液;
③将装置C中混合物过滤,依次用水和乙醇洗涤、烘干,所得固体的质量为0.594 g。
回答下列问题:
(1)试剂a为浓硫酸,仪器b的名称为__________。
(2)装置B中长颈漏斗的作用是_________。
(3)将SO2通入装置C中,与新制Cu(OH)2反应,产生白色固体的离子方程式为___________________________________________。
蒸馏烧瓶
平衡气压
2Cl-+SO2+2Cu(OH)2===2CuCl↓+S+2H2O
(4)小组成员针对步骤②中的现象展开进一步的探究得出:
ⅰ.白色沉淀为CuCl。
ⅱ.上层淡绿色溶液中的主要溶质为NaCl和少量Cu(HSO3)2。
结论:本实验中较多量的新制氢氧化铜与二氧化硫发生了氧化还原反应,少量与之发生了复分解反应,二者为竞争关系。试分析主要发生氧化还原反应的原因:_____________________________________________________
_________________________________。
溶液中存在Cl-,Cl-可以结合Cu+生成CuCl沉淀,CuCl沉淀的
生成增强了氧化还原反应的竞争性
(5)用乙醇洗涤CuCl的优点为_______________________________________
_________________。
解析:由已知信息可知,CuCl难溶于乙醇,用乙醇洗涤可以降低洗涤过程中CuCl的损失,且乙醇易挥发,可以带走水分,有利于CuCl的快速干燥。
可降低洗涤过程中CuCl的损失,同时有利于
CuCl的快速干燥
(6)该实验中CuCl的产率为______%(保留3位有效数字)。
解析:15 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液中,CuCl2的物质的量为0.015 L×0.5 mol·L-1=0.007 5 mol,完全转化为CuCl,理论上生成CuCl的物质的量为0.007 5 mol,质量为0.007 5 mol×99.5 g·mol-1=0.746 25 g,实验实际所得CuCl固体的质量为0.594 g,故CuCl的产率为×100%≈79.6%。
79.6
(7)已知:Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O,CuCl+HCl===HCuCl2,HCuCl2
　　 CuCl↓+HCl。若所得CuCl固体中混有少量Cu2O,请补充下列除去Cu2O的实验方案:
①向产物中滴加试剂______,使固体充分溶解,再过滤出杂质;
②向滤液中加水稀释至不再产生沉淀为止;
③过滤、洗涤、干燥,可得到除去Cu2O后的CuCl固体。
盐酸
Thank you
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